시공간 베이지안 계층 모형을 이용한 고용허가제(E-9) 외국인 근로자 패널 자료 분석
<공간정보분석 3: 시공간 데이터사이언스> 프로젝트 결과 발표
2025-12-10
E-9(비전문취업) 비자
국내 외국인 체류자격 중 가장 높은 비중 차지 (약 33만 명)
i.e. “고용허가제”: 비숙련, 저임금 노동자의 수급이 어려운 중소 사업장을 대상으로 함
세부자격: 제조업(E9-1), 건설업(E9-2), 농업(E9-3), …
인구 감소 및 고령화 위기 → 단순 노동 분야 외국인력 수급의 중요성 ↑
공간적 문제: 인구구조 변동에 따른 지역 격차의 다층성
비수도권과 수도권 간 인력난 격차
지역특화형 비자 등 지역별 정책 시행 기조
문제 상황:
지자체별 특성에 맞는 등록외국인 관리 전략 마련 필요
시군구 단위의 실증적 데이터와 분석이 부족
핵심 연구 질문 (RQ)
(인구) 성비(남초)가 높을수록, 고령층 비율이 높을수록, 인구 유출이 높을수록 E-9 발생률이 높을 것이다.
(거시경제) 경기 상황을 나타내는 무역수지 등과 E-9 발생률 간에는 관계가 적을 것이다.
(산업) 제조업 비중이 높은 시군구일수록 E-9 발생률이 높을 것이다.
(지역) 비수도권에 비해 수도권 지역의 E-9 발생률이 높을 것이다.
| 구분 | 변수명 | 시공간 해상도 |
|---|---|---|
| 인구 구조 | 성비, 연령층별 인구, MEI 등 | 시군구 × 분기 |
| 경제 | 수출입액, 무역수지, 경제활동인구 | 시군구 × 분기/반기 |
| 산업 구조 | 산업별 종사자 수 비중, GRDP 비중 | 시군구 × 반기/년 |
| 더미 | 수도권/비수도권, 시/군/구, 코로나19, 산업단지 유무 | 시군구 × 분기 |
| 기타 (시도 수준) | 부족인원, 제조업생산지수 등 | 시도 × 분기/년 |
Important
주요 난점 1
분석 기간 내 행정구역 변동 → (1) matching table 구성 (2) 최신 행정구역을 기준으로 병합/연결 진행
명칭 변동: 당진, 여주, 포천, 인천 남구 등
행정구역 통합: 청주-청원, 마산-진해-창원
데이터 원천별 코드 불일치 (행정구역, 산업, …) → 코드 연계표 활용
| 구분 | 변수명 | 시공간 해상도 |
|---|---|---|
| 인구 구조 | 성비, 연령층별 인구, MEI 등 | 시군구 × 분기 |
| 경제 | 수출입액, 무역수지, 경제활동인구 | 시군구 × 분기/반기 |
| 산업 구조 | 산업별 종사자 수 비중, GRDP 비중 | 시군구 × 반기/년 |
| 더미 | 수도권/비수도권, 시/군/구, 코로나19, 산업단지 유무 | 시군구 × 분기 |
| 기타 (시도 수준) | 부족인원, 제조업생산지수 등 | 시도 × 분기/년 |
Important
주요 난점 2
필요한 데이터를 구득하기 어려운 경우
시도-수준 혹은 연-수준으로만 구득 가능한 경우
e.g. MDIS 데이터 (사업체별 부족인원 수)
데이터에 결측치가 존재하는 경우
\[ y_{i,t} \mid \lambda_{i,t} \sim \text{Poisson}(E_{i,t}\lambda_{i,t}) \]
\[ \log \lambda_{i,t} = \alpha + x_{i,t}'\beta + u_{i,t} + \eta_t \]
\[ \begin{align} u_{i,t} = \rho_u u_{i, t-1} + \epsilon_{i, t} \\ \epsilon_{i,t} \sim \text{BYM2}(W, \tau_u, \phi), \\ \eta_t \sim \text{AR(1)}(\rho_\eta, \tau_\eta) \end{align} \]
Priors: \(\tau_n, \phi, \tau_\eta, \rho_u, \rho_\eta\)
사후분포:
\[ \pi(\mathbf{x}, {\theta} \mid \mathbf{y}) \propto \underbrace{\pi(\mathbf{y} \mid \mathbf{x}, {\theta})}_{\text{Likelihood}} \times \underbrace{\pi(\mathbf{x} \mid {\theta})}_{\text{Latent Field}} \times \underbrace{\pi({\theta})}_{\text{Hyperpriors}} \]
해석 방법:
\(E_{i, t}\)(offset) 설정에 따른 \(\lambda_{i,t}\)(rate)해석의 차이: \(E(y_{i,t} ) = E_{i,t} \times \lambda_{i,t}\)
인구 수: “지역 내 E-9 외국인 근로자가 얼마나 많은가?”
✅ 전체 종사자 수: “지역 노동력 중 E-9 외국인 근로자가 차지하는 비중은 얼마인가?”
\(\beta\)의 해석: 승법적 효과 (Multiplicative Effect)
로그 연결 함수를 이용
변수 \(x\)가 1단위 증가할 때, 유입률(Rate)는 \(\exp(\beta)\)배 증가
사후분포의 추정: INLA
Integrated Nested Laplace Approximations
MCMC 대비 연산 속도가 빠름 (복잡한 시공간 모형에서 널리 활용)
R의 INLA 패키지 이용
무엇이 “시공간적”인가?
\[ \log \lambda_{i,t} = \alpha + x_{i,t}'\beta + u_{i,t} + \eta_t \]
시공간 상호작용을 고려한 모형의 설명력이 가장 우수함.
| Model | 특징 | WAIC | 비고 |
|---|---|---|---|
| (1), (2) Temporal | RW1 / AR1 | 12.1억 | 설명력 낮음 |
| (3) Covariates | 공변량 추가 | 8.6억 | 일부 개선 |
| (4) Additive | 공간 + 시간 (additive) | 392만 | 대폭 개선 |
| (5) Interaction | 공간 × 시간 상호작용 (BYM2*AR1) | 10.1만 | Best Model |
| (6) Full Model | 상호작용 + 공변량 | 10.1만 | (5)와 유사 |
| 구분 | 변수명 | Mean | SD | 95% CI | Sig |
|---|---|---|---|---|---|
| Constant | (Intercept) | -7.051 | 1.135 | [-9.274, -4.820] | Yes |
| Demographic | 성비 | 0.012 | 0.011 | [-0.009, 0.034] | |
| 65세 이상 인구 비율 | 0.000 | 0.000 | [0.000, 0.000] | ||
| 인구 이동 유효도 지수 | 0.004 | 0.008 | [-0.011, 0.019] | ||
| Economy | 무역수지 | -0.041 | 0.021 | [-0.082, -0.001] | Yes |
| 전국대비 1차산업 GRDP 비중 | 0.044 | 0.037 | [-0.029, 0.117] | ||
| 전국대비 2차산업 GRDP 비중 | 0.045 | 0.046 | [-0.045, 0.135] | ||
| Industry | 제조업 종사자 비율 (Z) | 0.721 | 0.077 | [0.569, 0.872] | Yes |
| 건설업 종사자 비율 (Z) | 0.011 | 0.026 | [-0.040, 0.062] | ||
| 도소매업 종사자 비율 (Z) | 0.044 | 0.045 | [-0.045, 0.132] | ||
| Labor | 고용률 (15-64) (Z) | -0.134 | 0.027 | [-0.187, -0.081] | Yes |
| Context | 코로나 시기 | 0.422 | 0.216 | [-0.128, 0.795] | |
| Region | 수도권 여부 | 0.263 | 0.337 | [-0.400, 0.922] | |
| 시 지역 (군 대비) | -0.012 | 0.155 | [-0.318, 0.292] | ||
| 구 지역 (군 대비) | -2.598 | 0.224 | [-3.037, -2.158] | Yes | |
| Infra | 산업단지 유무 | 0.814 | 0.199 | [0.426, 1.206] | Yes |
| 산업단지 면적 (Z) | -0.038 | 0.065 | [-0.165, 0.090] |
ind_ratio_manufacturing_z)
indpark_dummy)
area_mgmt)은 크게 상관이 없었음dummy_gu)
lf_employment_rate)
| 구분 | 변수명 | Mean | SD | 95% CI | Sig |
|---|---|---|---|---|---|
| Constant | (Intercept) | -7.499 | 0.306 | [-8.087, -6.909] | Yes |
| Demographic | 성비 (Z) | 0.056 | 0.067 | [-0.075, 0.187] | |
| 65세 이상 인구 (Z) | -0.278 | 0.076 | [-0.428, -0.130] | Yes | |
| 인구이동지표 (Z) | 0.002 | 0.008 | [-0.013, 0.018] | ||
| Economy | 무역수지 (Z) | -0.047 | 0.020 | [-0.087, -0.007] | Yes |
| 1차산업 GRDP 편차 (Z) | -0.009 | 0.038 | [-0.084, 0.065] | ||
| 2차산업 GRDP 편차 (Z) | 0.044 | 0.046 | [-0.047, 0.134] | ||
| Industry | 제조업 비율 (Z) | 0.977 | 0.083 | [0.813, 1.139] | Yes |
| 건설업 비율 (Z) | 0.020 | 0.027 | [-0.033, 0.072] | ||
| 도소매업 비율 (Z) | 0.027 | 0.047 | [-0.065, 0.119] | ||
| Labor | 고용률 (15-64) (Z) | -0.150 | 0.027 | [-0.202, -0.097] | Yes |
| Context | 코로나 시기 | 0.421 | 0.203 | [-0.046, 0.798] | |
| Region | 수도권 여부 | 0.473 | 0.385 | [-0.284, 1.228] | |
| 시 지역 (군 대비) | 0.231 | 0.173 | [-0.109, 0.570] | ||
| 구 지역 (군 대비) | -2.479 | 0.253 | [-2.974, -1.983] | Yes | |
| Infra | 산업단지 유무 | 1.188 | 0.230 | [0.738, 1.642] | Yes |
| 산단 관리면적 (Z) | -0.014 | 0.073 | [-0.157, 0.131] |
pop_65plus (\(\beta \approx -0.28\)): 고령화가 심한 지역일수록 제조업 기반이 약화되어 외국인력 수요가 낮게 나타남trade_balance (\(\beta \approx -0.05\)): 무역수지가 악화될수록(적자) 비전문 외국인력 의존도가 높아지는 경향| 구분 | 변수명 | Mean | SD | 95% CI | Sig |
|---|---|---|---|---|---|
| Constant | (Intercept) | -1.455 | 1.184 | [-3.778, 0.869] | |
| Demographic | 성비 | -0.004 | 0.010 | [-0.024, 0.015] | |
| 65세 이상 인구 비율 | 0.000 | 0.000 | [0.000, 0.000] | ||
| 인구이동유효도지수 (Z) | 0.015 | 0.006 | [0.003, 0.027] | Yes | |
| Economy | 무역수지 (Z) | -0.026 | 0.019 | [-0.063, 0.011] | |
| 1차산업 GRDP 편차 (Z) | -0.045 | 0.031 | [-0.106, 0.015] | ||
| 2차산업 GRDP 편차 (Z) | -0.064 | 0.043 | [-0.148, 0.021] | ||
| Industry | 제조업 비율 (Z) | 0.330 | 0.082 | [0.170, 0.490] | Yes |
| 건설업 비율 (Z) | 0.026 | 0.020 | [-0.014, 0.066] | ||
| 도소매업 비율 (Z) | 0.059 | 0.040 | [-0.020, 0.138] | ||
| Labor | 고용률 (15-64) (Z) | -0.076 | 0.021 | [-0.117, -0.035] | Yes |
| Context | 코로나 시기 | 0.055 | 0.183 | [-0.294, 0.439] | |
| Region | 수도권 여부 | 0.326 | 0.691 | [-1.029, 1.681] | |
| 시 지역 (군 대비) | -0.407 | 0.308 | [-1.013, 0.196] | ||
| 구 지역 (군 대비) | -6.328 | 0.451 | [-7.216, -5.446] | Yes | |
| Infra | 산업단지 유무 | 2.071 | 0.433 | [1.227, 2.926] | Yes |
| 산단 관리면적 (Z) | -0.092 | 0.131 | [-0.349, 0.165] |
dummy_gu (\(\beta \approx -6.3\)): 대도시 자치구 지역은 E9-3 수요가 사실상 0에 수렴
indpark (\(\beta \approx 2.1\)): 순수 경작지보다 농공단지가 결합된 지역에서 인력 수요 급증
E-9 등록외국인 데이터는 무작위 분포가 아닌, 강한 공간적 자기상관과 시계열적 의존성, 둘 간의 상호작용에 의한 의존성을 내포하고 있음
’독립성 가정’이 위배됨 → 시공간적 의존성을 제외한 결정 요인의 영향력 분석할 필요 있음
기존의 선형 회귀나 단순 패널 모형은 시공간적 상호작용을 설명하는 데 한계가 있음
시공간 베이지안 모형은 고정효과와 랜덤효과를 계층적으로 분리하여 이를 효과적으로 모델링
SVC, 세부자격별 모형, 다른 공분산 구조 등으로 확장 가능함
\(\implies\) 시군구별 산업 특성과 인구 구조를 반영한 정밀한 지역 맞춤형 외국인력 정책 수립의 실증적 근거
감사합니다.